并行任務(wù)在線排序的若干問題研究中期報告

并行任務(wù)在線排序的若干問題研究中期報告一、研究背景隨著計算能力的增強(qiáng)和數(shù)據(jù)規(guī)模的擴(kuò)大，面向大規(guī)模數(shù)據(jù)處理的并行計算成為了一個研究熱點。其中，排序作為一種基本的數(shù)據(jù)處理操作，也成為了并行計算領(lǐng)域的研究重點之一。并行排序的研究不僅可以應(yīng)用于Web搜索、社交網(wǎng)絡(luò)、金融分析等領(lǐng)域中的大規(guī)模數(shù)據(jù)處理任務(wù)，還可以為科學(xué)計算、模擬和仿真等應(yīng)用提供高效的數(shù)據(jù)處理支持。并行排序是指在多個CPU或多個計算節(jié)點上同時進(jìn)行排序操作，以加速排序的過程。并行排序的主要關(guān)注點包括可擴(kuò)展性、負(fù)載均衡、通信開銷、局部優(yōu)化等問題。當(dāng)前，在并行排序的研究中，有若干問題亟待解決，例如如何在任務(wù)數(shù)量和負(fù)載的不確定情況下確定最優(yōu)的并行算法、如何在高效地利用共享內(nèi)存多處理器（SMP）等共享資源的同時保持高度的可擴(kuò)展性、如何利用高速網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)進(jìn)行高效的數(shù)據(jù)交換等。二、研究目的和意義本研究選取并行任務(wù)在線排序中的若干問題進(jìn)行深入研究，其目的在于：1.改進(jìn)目前并行排序算法的效率、可擴(kuò)展性和負(fù)載均衡性，提高并行排序的處理速度和數(shù)據(jù)處理能力；2.提出相應(yīng)的優(yōu)化策略，實現(xiàn)算法優(yōu)化與實現(xiàn)；3.比較各種并行排序算法在不同負(fù)載下的性能表現(xiàn)，給出性能評價和分析結(jié)果，為并行排序相關(guān)算法優(yōu)化提供依據(jù)。三、研究內(nèi)容本研究擬重點研究并行任務(wù)在線排序中若干問題，主要包括以下幾個方面：1.不確定性負(fù)載下的并行排序算法研究：對于大規(guī)模數(shù)據(jù)處理任務(wù)，數(shù)據(jù)負(fù)載的不確定性往往是一個較為普遍的情況。本研究將重點研究如何在不確定性負(fù)載下選擇優(yōu)化算法，以達(dá)到最佳的排序性能。2.針對SMP多處理器架構(gòu)的并行排序研究：SMP多處理器架構(gòu)可以提供高效的數(shù)據(jù)處理支持，但如何利用SMP的共享內(nèi)存架構(gòu)來優(yōu)化并行排序算法仍然是一個重要的研究問題。本研究將重點研究SMP多處理器架構(gòu)下的并行排序算法優(yōu)化。3.高效的數(shù)據(jù)交換機(jī)制研究：并行排序算法需要高效的數(shù)據(jù)交換機(jī)制來完成排序操作。本研究將研究如何利用高速網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)進(jìn)行高效的數(shù)據(jù)交換，以提高并行排序的處理速度和數(shù)據(jù)處理能力。四、研究進(jìn)展在已完成的研究工作中，本研究主要從以下幾個方面進(jìn)行了深入研究：1.對并行排序的相關(guān)算法進(jìn)行了分類和研究，分析了其優(yōu)劣點以及適用范圍。其中，對基于分割和合并的排序算法和基于桶排序的排序算法進(jìn)行了重點研究。2.針對大規(guī)模數(shù)據(jù)處理任務(wù)中的不確定性負(fù)載的情況，提出了一種基于局部貪心的并行排序算法。該算法能夠在負(fù)載不確定的情況下提高排序的效率和負(fù)載均衡性。3.研究了SMP多處理器架構(gòu)下的并行排序算法優(yōu)化問題。提出基于K-means算法的負(fù)載均衡策略，并設(shè)計了一種基于快排的具有優(yōu)化負(fù)載均衡能力的并行排序算法。五、研究計劃接下來，本研究計劃從以下幾個方面進(jìn)行深入研究：1.進(jìn)一步研究不確定性負(fù)載下的并行排序算法，并提出相應(yīng)的優(yōu)化策略和實現(xiàn)方法。2.繼續(xù)研究針對SMP多處理器架構(gòu)的并行排序算法優(yōu)化問題，并提出相應(yīng)的優(yōu)化方法。3.研究高效的數(shù)據(jù)交換機(jī)制，提出